幾種磁性材料的輻照效應(yīng)及結(jié)構(gòu)演變研究.pdf

1、為實(shí)現(xiàn)航天器抗輻射加固設(shè)計(jì)，必須對(duì)空間環(huán)境中航天器關(guān)鍵材料的輻照效應(yīng)進(jìn)行深入研究。本論文選擇了幾種典型的航天器用磁性材料，分別研究質(zhì)子、電子和中子輻照環(huán)境下材料的磁性能變化規(guī)律及損傷行為；并應(yīng)用同步輻射實(shí)驗(yàn)技術(shù)等先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析測(cè)試手段，詳細(xì)分析了不同粒子輻照環(huán)境對(duì)磁性材料的缺陷結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)及磁疇結(jié)構(gòu)的影響，定量表征了輻照后原子局域結(jié)構(gòu)、原子磁矩和超精細(xì)場(chǎng)的變化特征，并綜合輻照后材料的磁性能及精細(xì)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律分析討論了磁性材

2、料的輻照損傷機(jī)制，同時(shí)對(duì)NdFeB稀土永磁體在質(zhì)子輻照及溫度退磁過程中的磁疇演化規(guī)律進(jìn)行了細(xì)致的研究。
　　通過大量輻照試驗(yàn)得到了幾種磁性材料在輻照環(huán)境下的性能變化規(guī)律：輻照使FeAl軟磁合金技術(shù)磁性能改變，主要表現(xiàn)為矯頑力增加和磁導(dǎo)率的下降。輻照對(duì)FeCrCo、NdFeB永磁合金的影響主要表現(xiàn)為磁通損失的降低，而技術(shù)磁性能的變化并不明顯；NdFeB永磁合金對(duì)輻照過程中的溫度更為敏感。
　　輻照后 FeAl合金中總的點(diǎn)缺陷數(shù)

3、量增多，合金中存在的缺陷以單空位及小的空位團(tuán)簇為主；電子輻照過程中極少出現(xiàn)由點(diǎn)缺陷的復(fù)合而形成的較大空位團(tuán)。而在質(zhì)子輻照過程中存在明顯地單空位體的聚集及空位團(tuán)的長(zhǎng)大。
　　質(zhì)子輻照導(dǎo)致了FeAl合金中Fe3Al有序相的析出，生成的Fe3Al有序相結(jié)構(gòu)無序度較大。輻照并沒有改變NdFeB和FeCrCo合金中主磁性相的晶體結(jié)構(gòu)，但是對(duì)原子局域結(jié)構(gòu)的影響較大。輻照主要引起了NdFeB合金中Fe原子周圍約0.36nm范圍內(nèi)的局域環(huán)境的改變

4、，輻照后Fe原子周圍無序度增大，F(xiàn)e-Nd配位數(shù)降低；電子輻照時(shí)FeCrCo合金中α1和α2兩相之間發(fā)生了原子擴(kuò)散，主要以Fe原子擴(kuò)散為主。
　　M?ssbauer譜研究結(jié)果表明，輻照使永磁合金的超精細(xì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，輻照后超精細(xì)磁場(chǎng)降低。質(zhì)子輻照導(dǎo)致NdFeB永磁合金中磁性原子Fe的3d電子空態(tài)密度增加，同時(shí) Fe原子的鍵合環(huán)境發(fā)生了改變。X射線磁性圓二色試驗(yàn)結(jié)果表明，電子輻照改變了FeCrCo合金中磁性原子的軌道-自旋耦合作用

5、，使原子磁矩發(fā)生了變化；輻照導(dǎo)致了Fe、Co原子3d電子空態(tài)密度的變化。
　　NdFeB磁體的磁疇結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果表明，熱退磁態(tài)以后的NdFeB磁體為多疇體，片狀疇的平均寬度為2.1μm；剩磁態(tài)的NdFeB磁體中每個(gè)晶?；旧隙际秋柡痛呕膯萎狊w。質(zhì)子輻照對(duì)NdFeB永磁體磁疇結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)為溫度和應(yīng)力的共同作用。溫度的變化主要引起單疇體內(nèi)磁化矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)及反向疇的形成，輻照時(shí)形成的內(nèi)應(yīng)力使磁體原有的磁化矢量方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了微細(xì)